CN101396620A - 通过改变降液管结构来优化流动的筛板萃取塔 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过改变降液管结构来优化流动的筛板萃取塔，通过改变降液管结构来优化流动的筛板萃取塔，其降液管为控制流动型，即降液管挡板直抵塔板板面，并在降液管上开横槽或一定数量的孔。当连续相流入降液管内，通过挡板所开横槽或孔进入传质区域。同已有的萃取塔相比，一种通过改变降液管结构来优化流动的筛板萃取塔可以使连续相通过降液管挡板上的开槽或开孔流入塔板传质主区域，从而大大减小了死区体积，改善了连续相的流动结构，使同一层塔板上连续相的浓度分布更均匀，增大了传质推动力，提高了传质效率。

Description

通过改变降液管结构来优化流动的筛板萃取塔

技术领域

本发明涉及一种通过改变降液管结构来优化流动的筛板萃取塔，属于化工萃取单元操作过程的萃取设备的创新。

背景技术

液液萃取是石化、化工、制药、冶金、环保等行业重要的操作环节，筛板塔是应用最广的液液萃取设备之一。工业液液萃取分离物质的筛板萃取塔的主要原理是分散相通过筛孔分散成液滴向上(或向下)流动，若重相为连续相，则分散相向上流动，而连续相通过降液管依次流过各层塔板往下流动，从而进行相间传质。目前商用萃取塔塔板及降液管的结构主视图如图1所示。仔细分析传统筛板塔内的液液两相流动过程，可以发现连续相从降液管流出后，在传质主区域存在一定的流动结构，利用计算流体力学模拟可以给出连续相的流动结构如图2所示，可以明显看到有回流区域。初步分析表明，液液两相在回流区的传质通量远低于平均传质量，即传统塔板存在较大的传质死区。因此，如何优化塔板上液液两相尤其是连续相的流动结构，从而提高液液两相传质效率是开发新型液液传质设备的重要方向。

发明内容

为了克服传统筛板萃取塔导致的连续相死区体积较大的缺点，本发明的目的在于提供一种通过改变降液管结构来优化流动的筛板萃取塔，该萃取塔通过改变降液管结构来优化连续相的流动结构，减小回流区域，增大有效传质区域，从而提高传质效率。图3为本发明中通过改变降液管结构来优化流动的筛板萃取塔的示意图。

本发明是通过下述技术方案加以实现的：

本发明提出的通过改变降液管结构来优化流动的筛板萃取塔，其降液管为控制流动型，即降液管挡板直抵塔板板面，并在降液管上开横槽(图4为以开两个横槽举例)或一定数量的孔(图5为以开圆孔举例)。当连续相流入降液管内，通过挡板所开横槽或孔进入传质区域。

所述的横槽宽15～25mm，长度等于降液管的宽。

所述的孔为圆孔或方孔，孔径5～25mm，孔中心距8～40mm，孔隙率30％～45％。

所述的降液管与上下两层塔板均以焊接的方式连接。

本发明的优点在于：同已有的萃取塔相比，一种通过改变降液管结构来优化流动的筛板萃取塔可以使连续相通过降液管挡板上的开槽或开孔流入塔板传质主区域，从而大大减小了死区体积，改善了连续相的流动结构，使同一层塔板上连续相的浓度分布更均匀，增大了传质推动力，提高了传质效率。

附图说明

图1：目前商用萃取塔塔板及降液管的结构主视图，其中1为连续相，2为分散相；

图2：计算流体力学模拟的传统塔板结构下连续相流动分布；

图3：本发明中流动结构优化筛板萃取塔的示意图，其中1为连续相，2为分散相；

图4：本发明中降液管挡板开槽示意图；

图5：本发明中降液管挡板开圆孔示意图；

图6：本发明实施例示意图。

具体实施方式

为了对本发明作进一步的详细说明，下面结合附图6对本发明作进一步的详细说明：

现以水相为连续相，油相为分散相，传质方向为分散相向连续相为例，采用塔直径为400mm、板间距300mm的筛板塔，对本发明加以详细说明，如图6所示，塔体从塔顶到塔底依次为：澄清段，内设轻相出口5；重相入口6；萃取段，内设若干块塔板3和降液管4；沉降段，内设轻相分布器7和放液口8，分布器采用碰淋头式压力型，放液口位于塔底。轻相进口管路通过磁力驱动离心泵与油相储罐相连，重相进口管路直接与自来水管相连。降液管的管宽为30mm，堰长为120mm。对于传统筛板萃取塔，降液管挡板下端与塔板的距离为40mm，即存在降液管底隙，对新型萃取塔，降液管挡板上下两端分别与上、下两层塔板以焊接方式相连。降液管挡板上开两个槽，位置分别在降液管高度方向的两个三等分点处，槽宽均为20mm，长度贯穿降液管。

本发明提出的通过改变降液管结构来优化流动的筛板萃取塔，如果为开横槽的降液管，横槽宽15～25mm，长度等于降液管的宽；如果为开孔的降液管，孔为圆孔或方孔，孔径5～25mm，孔中心距8～40mm，孔隙率30％～45％。

我们对传统萃取塔和新型萃取塔分别进行了萃取模拟实验，实验采用水萃取煤油(含30％磷酸三丁酯)中的醋酸，过程如下：在常温下将自来水从筛板萃取塔塔顶经水相分布器6打入塔内，并使水相液面略低于轻相出口，然后用油泵将油相从油相储罐经油相分布器7打入塔内，水相和油相在塔内逆向流动，在萃取段进行两相传质，其中水相为连续相，油相为分散相。水相通过降液管4上的开槽均匀流过塔板，再经过下层降液管上的开槽流向下层塔板；油相液滴经过塔板上的筛孔发生破碎，到上层塔板下端与主体汇聚，然后经过上层塔板上的筛孔再破碎，传质界面不断更新，使醋酸被从油相萃取到水相，实现了液液高效传质。油相液滴在塔顶部澄清段聚集并通过油相出口5回到油储槽，水相从塔底底阀8排出。醋酸通过蠕动泵打入煤油-醋酸混合器，混合器中装有填料，可以使排出的煤油与补充的醋酸混合均匀，并通过管路打循环，使二者更加均匀的混合。通过分析油水两相的进出口浓度定量计算萃取效率。

实验发现，在相同的操作条件下，采用传统萃取塔，水相浓度变化为0.0305mol/L，采用新型萃取塔，水相浓度增加量为0.0421mol/L，可以看出，采用流动结构优化筛板萃取塔较传统的萃取塔的传质效率有了较大的提高。

本发明的通过改变降液管结构来优化流动的筛板萃取塔，对于所属领域的普通技术人员在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (4)

1.一种通过改变降液管结构来优化流动的筛板萃取塔，其特征是降液管挡板直抵塔板板面，控制流动，在降液管上开横槽或一定数量的孔，当连续相流入降液管内，通过挡板所开横槽或孔进入传质区域。

2.如权利要求1所述的筛板萃取塔，其特征是所述的横槽槽宽15～25mm，长度等于降液管的宽。

3.如权利要求1所述的筛板萃取塔，其特征是所述的孔是圆孔或方孔，孔径5～25mm，孔中心距8～40mm，孔隙率30％～45％。

4.如权利要求1所述的筛板萃取塔，其特征是所述的降液管与上下两层塔板以焊接的方式连接。

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